基于PSR-熵权综合法的人居环境生态适宜性评价——以大连市为例

赵明月，李雪铭

（辽宁师范大学城市与环境学院,辽宁大连116029）

基于PSR-熵权综合法的人居环境生态适宜性评价
——以大连市为例

赵明月，李雪铭

（辽宁师范大学城市与环境学院,辽宁大连116029）

人居环境生态适宜性评价是城市区域规划的基础，为了优化城市人居环境、科学地判定一个城市人居环境生态适宜性，本研究根据大连市实际情况，选取自然、人文和经济共20项指标，运用PSR环境评价模型构建了大连市人居环境生态适宜性评价指标体系，并采用熵权法和综合指数法对大连市进行了实证分析,计算出了2000—2010年的大连市人居环境生态适宜性指数.结果表明：2000—2010年大连人居环境生态适宜性状态总体上呈波动上升趋势；且目前已达到适宜状态.

PSR模型；人居环境；生态适宜性评价

20世纪初，随着城市化的加快，人们认识到城市是一个由社会、经济和自然组成的复杂的生态系统，区域发展规划中生态适宜性评价也越来越受到重视[1].生态适宜性评价最初是生态规划的一部分，后美国学者McHarg将其应用到区域发展规划中.他认为，区域规划不能单一考虑经济因素，还必须考虑自然、环境等生态因素[2].欧阳志云和王如松认为，生态适宜性评价是在区域发展和资源利用的要求下，根据自然资源和环境性能划分资源与环境的适宜性等级[1].

目前，人居环境评价主要是从人居环境质量和区位条件等角度进行研究，如张鹏和李雪铭对大连市的城市环境质量进行了评价[3]；冀保程、刘秀洋等对中等城市人居环境的空间分异研究[4].评价方法上，除了定性定量相结合研究之外，随着技术手段的进步，遥感和地理信息系统也成为研究的重要方法之一，如程承旗和李启青利用遥感影像对城市人居环境质量进行评价[5].但以人居环境健康、宜居为界面，以区域发展和资源环境保护为切入点的人居环境生态适宜性研究依然相对匮乏.

本研究以城市复合生态系统理论为基础，将生态适宜性研究引入到人居环境评价当中，构建了包括自然、人文和经济的多维评价体系.城市人居环境作为城市生态系统的一部分[6]，科学地对其进行生态适宜性评价是自然科学与人文科学相互作用、相互融合的过程，其目的是促进人与自然、人与社会的和谐共处.大连作为中国北方重要的沿海城市，在人居环境建设和生态城市打造的过程中，其人居环境生态适宜性研究有极为重要的现实意义.

1 模型的选取与计算

目前，国内外常用的生态环境评价模型主要有PSR（压力-状态-响应）模型[7]、DSR（驱动力-状态-响应）模型和DPSIR（驱动力-压力-状态-影响-响应）模型等[8-9]，这些模型的共通点都是以因果关系为基础，其中PSR模型为当前最常用的生态环境评价模型.PSR模型清晰地反应了压力即环境影响因子、状态即环境因子改变的结果和状态即环境改变的社会反应，简单明了地突出了人在城市环境中的核心作用.

城市人居环境生态适宜性评价的PSR-熵权综合法共分5步：1）建立基于PSR模型的评价指标体系；2）计算各指标的无量纲化值；3）确定指标熵权法权重；4）计算城市人居环境生态适宜性综合评价指数；5）依据生态适宜性综合指数评价适宜性状态.

设某城市m年的人居环境适宜性评价选取n个指标，构建评价指标的原始矩阵：

式中，Xij为第i年内指标j的特征值.由于各指标对人居环境的影响作用力不同，采用极差法对各指标进行无量纲化处理：

若为正向指标：bij=（xij-min xj）/（max xj-min xj）.

若为负向指标：bij=（max xj-xij）/（max xj-min xj）.

指标权重的确定是评价过程中重要的一环，本研究放弃了较为主观的层次分析法，采用的是较客观的熵值法，不仅避免了层次分析法多个指标同时赋值的混乱，而且提高了评价的准确性，更好地拟合了实际环境问题[10].由数据标准化后得到的判断矩阵可确定评价指标的熵为：

式中，若fij=1，则ln fij=0，这显然与事实相悖，所以，根据熵的定义需要对fij加以修正，将其定义为：

根据指标评价值数据的分散程度1-Hj，可计算评价指标的熵权：

式中，应满足

考虑到指标选取的代表性、实用性、真实性和可操作性，在广泛研究国内外城市环境评价的基础上[6-12]，根据《大连市统计年鉴》、《大连市环境状况公报》、《大连市水资源公报》的数据，计算出2000—2010年各指标的权重值，结果见表1.由于大连是我国北方严重缺水城市，在水资源短缺的情况下，海水入侵不仅加剧了地下水资源紧缺形势，而且带来了水环境生态系统破坏，如地下水污染、土地盐碱化等，严重制约国民经济建设和社会可持续性发展.所以，本文将海水入侵面积考虑在指标内.

将人居环境生态适宜性指数转换成等级值需要采用极差标准化方法，根据所得的人居环境生态适宜性指数，利用SPSS分析功能对分值进行分类，综合评价指数越大，人居环境生态适宜程度越高；反之，生态适宜程度越小.依据指数的最大值和最小值就可确定等级的判别指标.结果见表3.

2 结果分析

从生态适宜性等级划分来看（见表3），2010年大连市人居环境生态适宜性已达到适宜状态，2000年、2001年、2002年、2003年和2005年处在不适宜状态，2004年、2006年、2007年和2008年处在一般适宜状态，2009年处在较适宜状态.2000—2010年大连市人居环境生态适宜性状态总体上呈波动上升趋势（最低值为2000年的0.282，最高值为2010年的0.798），这是和大连市环保投资、基本建设投资逐年增大、污染整治能力不断加大是分不开的.

压力指数越大，表明人口资源环境及社会经济发展的压力对人居环境生态适宜性的影响越大，从压力指数（见图1）看，2000—2010年大连市人口资源环境对人居环境的压力，总体上逐年增加，只有2005年时有所下落.大连城市化水平较高，不可避免的会产生资源枯竭、住房紧张、交通拥挤等社会现象，随着城市化的加快、人口密度的增加，人均道路面积、人均公共绿地面积、人均用水量等都对人居环境生态适宜性造成巨大压力，即使采取相应的政策措施，这些问题在短时间内也很难得到解决[13].

表1 大连市人居环境生态适宜性评价指标体系Tab.1 Ecological suitability assessment index system of human settlement of Dalian

表2 大连市人居环境生态适宜性指数Tab.2 Ecological suitability indexes of human settlement of Dalian

表3 大连市人居环境生态适宜性分级标准Tab.3 Ecological suitability grading standard of human settlement of Dalian

图1PSR指标对人居环境生态适宜性的影响曲线Fig.1PSR index curve of ecological suitability of human settlement

从状态指数上看，总体上趋势较平稳，只有2003年和2004年数值增加明显，主要是因为这两年的污水处理率较前几年有大幅度的上升，使状态层因素总体对生态适宜性状态的贡献增加.因此，这两年大连市人居环境生态适宜性指数增大，适宜程度上升.

从响应指数上看，2000—2010年呈逐年上升状态，2010年比2009年更是明显提高，这主要归功于大连市近年来不断进行的人居环境建设和生态城市建设.

3 结论和讨论

本研究采用PSR熵权综合法对人居环境生态适宜性状态进行评价，并对大连市2000—2010年进行实证研究，在指标选取中考虑到了大连沿海城市的实际情况，大连属北方严重缺水城市，海水入侵已严重影响城市国民经济建设和人民生活.因此，将海水入侵面积纳入指标体系中.但在更长时间尺度上，还需要在以后的研究中继续探讨.以PSR模型研究城市人居环境系统简单明了，为城市区域规划管理提供理论依据，该模型更强调线性关系，具有一般性，可应用于不同区域的人居环境评价与比较.但依然存在不理想的地方，如没有考虑对人居环境的动态监测和预警分析等.

本研究结果表明，2000—2010年大连市人居环境生态适宜性状态总体呈上升趋势，从不适宜上升到适宜状态，通过本研究可以看出大连市人居环境生态适宜状态刚刚处于适宜状态.各相关部门和单位应该在加强环境建设和污染治理的前提下，使大连市人居环境出现良好的发展态势，改变产业类型、利用高新技术产业代替高污染、高能耗的石油化工等产业形式，以降低对能源的消耗.此外，还要根据大连市的实际情况，加大对海水入侵的控制工作，合理利用水资源，使大连市人居环境生态适宜性上升到新的高度.

[1]欧阳志云,王如松.生态规划的回顾与展望[J].自然资源学报,1995,10(3):203-215.

[2]McHarg I L.Design With Nature,Garden City[M].New York:Doubleday,1969.

[3]张鹏,李雪铭.大连城市环境评价与城市发展定量研究[J].环境保护科学,2007,33(2):79-82.

[4]冀保程,李雪铭,刘秀洋,等.中等城市人居环境空间分异研究—以丹东市为例[J].地域研究与开发,2008,27(5): 40-44.

[5]程承旗,李启青.城市居住单元环境质量的高分辨率遥感评价方法研究[J].地理科学进展,2006,16(1):24-30.

[6]刘平,王如松,唐鸿寿.城市人居环境的生态设计方法探讨[J].生态学报,2001,21(6):997-1002.

[7]尹娟,邱道持,潘娟.基于PSR模型的小城镇用地生态安全评价—以潼南县22个小城镇为例[J].西南师范大学学报:自然科学版,2012,37(2):126-130.

[8]Karageorigis A P,Skourtos M S,Kapsimalis V,et al.An Integrated Approach to Watershed Management Within the DPSIP Framework:Axios River Catchment and Themaikos Culf[J].Regional Environmental Change,2005,5(2): 138-160.

[9]David N,Rudolf S,Groot D.Framing Environmental Indicators:Moving From Causal Chains to Causal Networks [J].Environment,Development and Sustainability,2008, 28(10):89-106.

[10]董金玮,郑新奇.基于改进PSR模型的济南市生态安全评价研究[J].资源开发与市场,2007,23(1):1-4.

[11]孟繁宇,樊庆锌.城市居住用地生态适宜性评价体系研究—以哈尔滨群力新区为例[J].哈尔滨工业大学学报:社会科学版,2011,13(5):87-92.

[12]李雪铭,张春花,张馨,等.城市化与城市人居环境关系的定量研究—以大连市为例[J].中国人口·资源与环境, 2004,14(1):91-96.

[13]高香玲,王耕.沿海城市生态安全评价及预测研究—以大连市为例[J].海洋开发与管理,2009,26(10):96-101.

责任编辑：黄澜

PSR-Entropy Weight Applied to Assess Ecological Suitability of Human Settlement——A Case of Dalian

ZHAO Mingyue，LI Xueming
（College of Urban and Environment，Liaoning Normal University，Dalian 116029，China）

Ecological suitability assessment of human settlement is the basic of regional planning in city.In order to optimize the urban human settlement,and judge ecological suitability of human settlement of a city scientifically,based on the actual situation of Dalian,this paper combined a total index of natural,humanity and economy together,makes it possible to study on the human settlements with a holistic method,and set up an assessment index system of ecological suitability of Dalian’s human settlement,and analyzed Dalian for example by PSR-entropy weight method.The research results showed that：at present,Dalian’s ecological suitabuity of human settlement has reached the suitable condition and Dalian’s ecological suitability state of human settlement in 2000—2010 overally showed a trend of fluctuant rise.

PSR method；Human Settlement；Ecological suitability assessment

K 90

A

1674-4942（2014）01-0063-04

2013-11-02